隨機載荷下風(fēng)電齒輪箱輪齒接觸疲勞壽命的仿真分析.pdf

1、在過去十年中,由于化石燃料成本的提高和國際上對氣候變化的關(guān)注,促使許多國家的政府通過政策和加強監(jiān)管力度,積極設(shè)法增加可再生能源在總電力供應(yīng)的百分比份額。在風(fēng)能產(chǎn)業(yè)快速的增長的同時,作為風(fēng)力發(fā)電機組最昂貴部件之一的變速箱一直困擾著風(fēng)電產(chǎn)業(yè),表現(xiàn)出比預(yù)期高的故障率。在風(fēng)電齒輪箱的常見故障中,輪齒損傷的故障率排在第一位,在輪齒損傷中,疲勞斷齒占了最大的比例,表面接觸疲勞僅次之,進(jìn)行風(fēng)電增速箱齒輪副接觸疲勞壽命的研究,有利于提高風(fēng)電增速箱齒輪的

2、可靠性,降低產(chǎn)品設(shè)計階段所需要的費用。
　　本課題得到國家科技支撐項目“7MW風(fēng)電齒輪箱及主軸軸承產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”和重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項目“隨機載荷下齒輪接觸疲勞壽命研究”的支持,采用解析方法和有限元方法分別對風(fēng)電增速箱齒輪輪齒隨機載荷下的接觸疲勞壽命進(jìn)行仿真分析,具體的研究工作如下:
　　(1)對風(fēng)電機組5種典型工況的主軸扭矩的時間歷程進(jìn)行仿真分析,并對隨機載荷歷程進(jìn)行統(tǒng)計計數(shù)。
　　(2)根據(jù)一級行星齒輪系

3、統(tǒng)的動力學(xué)模型,綜合考慮齒輪時變嚙合剛度,綜合誤差,軸承的時變剛度,對齒輪副動態(tài)嚙合力進(jìn)行仿真分析,研究了轉(zhuǎn)速、加速度、和隨機誤差對動態(tài)嚙合力的影響,并對裂紋萌生壽命和擴展壽命進(jìn)行了預(yù)測,研究了隨機誤差、殘余應(yīng)力和摩擦系數(shù)對萌生壽命和擴展壽命的影響。
　　(3)采用解析方法,對含初始裂紋的直齒輪模型裂紋擴展路徑進(jìn)行了仿真,計算裂紋前緣的等效應(yīng)力強度因子,研究了載荷對等效應(yīng)力強度因子的影響。
　　(4)在 UG中建立風(fēng)電增速箱